CN103021376B - 一种多信号图像窗口显示控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种多信号图像窗口显示控制方法及系统，其控制方法将不同输入的信号源转换为标准化数字信号；对标准化数字信号进行亮度和对比度调节，并转换为固定帧频率的信号，对固定帧频率的信号进行同步时序配置，对配置后的固定帧频率的信号进行缩放裁减处理，通过控制系统进行开窗控制、窗口切换和叠层控制。多个信号的实时同步处理、显示屏内任意大小、任意位置、窗口图层任意切换叠加显示；解决信号窗口之间的亮度差异在各信号窗口增加信号的亮度调节模块和信号对比度调节模块，实现多个窗口信号亮度的均匀显示和同一信号源暗场提升亮度与亮场降低亮度实现对图像信号的对比度提高使显示画面正常清晰显示。

Description

一种多信号图像窗口显示控制方法及系统

技术领域

本发明属于图像信号显示领域，特别涉及一种多信号图像窗口显示控制方法及系统。

背景技术

对于一个信号源输入传统的做法是在屏幕上对其进行全屏显示。随着技术的发展，图像信号的种类越来越多，全屏显示一个信号的传统做法既是对屏幕的浪费，也无法满足同时显示多个信号的要求，不利于提高工作效率和操作灵活性。

或在屏幕中分区域进行固定信号显示，当需要对多个信号进行显示时需要对多个信号源逐个叠加。目前对信号窗口进行叠加控制都需要使用Alpha Blending控制器、Color Key控制器或者控制电脑等进行叠加，在系统中需要使用较多资源进行处理，并且显示信号窗口位置并不灵活。另外在显示多个信号窗口时因为信号源不同、采集处理不同以及所处的环境不同，出现信号窗口之间的亮度差异和信号内部本身对比度不同，在显示低亮度信号时出现画面较暗和高亮度信号时出现画面较亮、信号模糊、层次不清晰。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提出一种多信号图像窗口显示控制方法，对多信号源进行实时同步处理，实现在一个屏幕中显示多个信号窗口。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种多信号图像窗口显示控制方法，将不同输入的信号源分别转换为标准化数字信号；将标准化数字信号分别转换为帧频率固定的信号，并对帧频率固定的信号进行同步时序配置，对配置后的固定帧频率的信号进行缩放裁减处理，并通过控制系统进行开窗控制、窗口切换和叠层控制。

更进一步的，还对标准化数字信号进行亮度和对比度的调节，再将经亮度和对比度的调节后的信号转换为固定帧频率的信号。

一种应用于多信号图像窗口显示控制方法的控制系统，包括：

将不同输入的信号源分别转换为标准化数字信号的标准化模块；

将标准化数字信号分别转换为帧频率固定的信号的帧率转换模块；

对固定帧频率的信号进行同步时序配置的同步信号发生器；

对配置后的固定帧频率的信号进行缩放裁减的缩放裁减模块；

对缩放裁减后的信号进行开窗控制、窗口切换和叠层控制的窗口控制模块。

更进一步的，所述标准化模块是将不同输入的信号源分别通过编解码转换、格式转换和数据位宽转换为标准24位数字RGB信号，其中R：G：B为8:8:8。

更进一步的，所述同步信号发生器的同步时序配置包括行场同步宽度、行场起始位置偏移、行有效像素和场有效线数、每行总像素和总行数。

同步信号发生器由外部时钟源经过内部时钟分频、倍频、锁相后输出需要的像素时钟、通过配置相应时钟频率对应的信号时序输出同步时序信号，包括HS行同步信号、VS场同步信号、DE数据使能、像素时钟。

更进一步的，所述窗口控制模块包括对信号窗口的选择控制、信号窗口叠层关系控制和数据使能DE信号的合成控制。

更进一步的，还包括用于对标准化数字信号进行亮度检测、亮度调节和对比度调节的亮度与对比度调节模块。

更进一步的，所述亮度与对比度调节模块的实现方式：

当检测不同信号源统计信号亮度最大值与最小值的差值大于设定阀值时，调节信号亮度；

当检测同一信号源亮度时，统计暗场部分的暗场数和亮场部分的亮场数，当暗场部分小于暗场阀值区域，暗场值较多时进行对比度调节，调节信号对比度参数，使其暗场平衡；或亮场大于亮场阀值区域，亮场值较多时进行对比度调节，调节信号对比度参数，使其亮场平衡。

更进一步的，还包括控制系统，所述控制系统用于控制亮度与对比度调节模块、同步信号发生器、缩放裁减模块和窗口控制模块。控制系统实现对同步信号发生器的配置、信号缩放裁剪的控制和信号窗口的控制管理。

本发明的有益效果为：多个信号的实时同步处理、显示屏内任意大小、任意位置、窗口图层任意切换叠加显示；不需要相关叠加控制器，由DE时序叠加方式对信号窗口进行控制叠加；由客户需要显示的信号分辨率产生同步信号时序，各信号通道由统一像素时钟和同步时序处理。解决信号窗口之间的亮度差异在各信号窗口增加信号的亮度调节模块和信号对比度调节模块，实现多个窗口信号亮度的均匀显示和同一信号源暗场提升亮度与亮场降低亮度实现对图像信号的对比度提高使显示画面正常清晰显示。

附图说明

图1为本发明的结构框图；

图2为本发明信号亮度和对比度调节的示意图；

图3为本发明图像对比度调节示意图；

图4为亮暗场处理前的信号帧亮度值统计直方图；

图5为亮暗场处理后的信号帧亮度值统计直方图；

图6为本发明的DE叠加合成图；

图7为本发明的流程图。

具体实施方式

如图1所示，采集16个信号，分别为信号1、信号2、……、信号15和信号16，对16个信号分别进行标准化处理，在本实施例中，16个信号的格式分别包括Video，S-video，YPrPb，HDMI，SDI，DVI，ARGB，IP和DisplayPort等信号。其中标准化处理是对信号进行编码解码转换，格式转换和数据位宽转换从而得到标准为24位数字RGB信号，其中R：G：B=8：8：8，对标准化的信号进行亮度检测、亮度与对比度调节，当检测不同信号源统计的信号亮度最大值与最小值之差大于设定阀值15%时调节信号亮度，当检测同一信号源亮度时，统计暗场部分的暗场数和亮场部分的亮场数，当暗场或亮场部分小于暗场阀值或大于亮场阀值区域内暗场或亮场值较多时进行对比度调节，调节信号对比度参数，使其暗场和亮场平衡，其中亮度和对比度处理后对信号进行帧率转换，将信号转换为统一固定帧频率的信号，在本实施例中以VESA视频电子标准协会标准60Hz刷新率的720P信号为统一固定帧频率；同时根据用户需要的分辨率对同步信号发生器进行配置，设置像素时钟频率，配置同步信号发生器时序包括行场同步宽度、行场起始位置偏移、行有效像素和场有效线数、每行总像素和场总行数，通过配置时序值使同步信号发生器输出720P信号的HS行同步信号频率为45KHz，VS场同步信号频率为60Hz，DCLK像素时钟为74.25M和相应时序设置的DE数据使能，将此统一的信号时序进行缩放裁减，根据控制系统配置下发的缩放系数和窗口坐标，输出相应的缩放系数和窗口大小的数据，同时按照不同窗口位置对应的DE信号；控制系统再根据发送开窗控制信号（EN\OpenD1-OpenD4）来控制开窗，EN：表示开窗的使能信号、OpenD1-OpenD4四个窗口选择信号可译码来实现16个窗口的选择，根据开窗的先后顺序对窗口进行编号，编号越大的窗口处于最上层，通过叠层和窗口坐标位置来对各通道信号窗口进行选择和对输出的DE信号进行合成，根据DE的合成和窗口选择来切换输出图像的数据流，以此方法来实现多路信号的任意位置、任意大小的窗口叠加显示，同时根据改变窗口编号来实现图层之间的叠层关系切换；实现由DE来合成输出多层实时显示叠加窗口显示系统。

图2中，图像信号根据检测各信号源的亮度调节R、G、B的亮度系数a、b、c，a、b、c属于[0,1]的两位小数，a对应信号R的系数，b对应信号G的系数，c对应信号B的系数，k对应图像信号彩色亮度调整系数k，k属于[0,1]的两位小数。当只需要调节单色R、G、B的亮度值，通过控制系统根据实际图像情况输出系统a、b、c的值，如为图像颜色为R时，只需通过控制系统控制输出亮度系数a，调节R后的亮度值为R*a；当需要对彩色信号亮度进行调节时，在控制系统控制亮度系数a、b或c值输出的同时控制亮度系数k，系数k分别与a、b或c相乘从而调节图像的亮度，如颜色为R，调节后的亮度值为R*a*k。当需要调节图像的对比度时，控制系统输出对比度系数k1，如颜色为G，调节后的亮度值为G*a*k*k1=G’*k1。

在本实施例中，检测到信号7的窗口亮度值最小，信号16的窗口亮度最大值，且最大值与最小值之差大于设定阀值15%时，将调整信号16的亮度系数，使其亮度差在设定阀值15%以下，以便在显示端显示的图像亮度不会存在较大差异。

图像对比度调节是因为显示低亮度信号时出现画面较暗和高亮度信号时出现画面较亮、信号模糊、层次不清晰， 如图3，当出现低亮度图像偏暗模糊时，将亮度95以下信号数据乘以相应系数使其显示达到左边虚线来提升信号的亮度达到增加暗场对比度，当出现高亮度图像偏亮时，将亮度191以上信号数据除以相应系数使其显示达到右边虚线来降低信号的亮度达到增加亮场对比度，从而使画面在低亮暗场和高亮亮场下提高对比度使图像信号正常清晰显示。

图4为亮暗场处理前的信号帧亮度值统计直方图，图中像素亮度为31处的暗场点数较多，则设定暗场阀值为45，为了克服窗口模糊，则对暗场点数较多处乘以某一系数用以暗场平衡；像素亮度为223至255间有一处的亮场点数较多，则设定亮场阀值为223，为了克服窗口刺眼，对亮场点数较多处除以某一系数用以亮场降低平衡，如图5所示。其中对图像某像素亮度范围值内的像素点值的统计，图像的颜色可以为单独的R、G或B，也可以为由R、G和B混合而成。

在显示屏中显示如下窗口1-窗口4，根据窗口的大小对应本窗口的DE信号，窗口1对应窗口1的DE，显示，一帧图像对应的行用行DE表示，如图6中的红线行数据包括窗口1、窗口2、窗口3组成，窗口2在窗口1之上，在开窗控制时选择信号通道1送出窗口1的数据和DE使能信号，根据窗口坐标与时钟计数到窗口2与窗口1重叠时，将信号选择到窗口2.输出第二通道数据，以此控制切换窗口信号源，当计数到窗口3的数据时切换到通道3的信号源，输出窗口3对应是数据，通过窗口的选择和叠层关系对信号通道进行切换实现DE信号的叠加，保证输出叠加的控制数据。

如图7，首先对多个信号源进行采集，编解码转换；将各采集的信号输入到标准化模块，使各通道信号标准化输出24位标准的数字RGB信号；经过亮度检测、亮度和对比度处理模块运算后再输入到帧率转换模块中，由同步信号发生器输出统一信号同步时序读取各通道帧率转换模块数据输出；由同步信号读取的信号输入到缩放裁减模块中，通过控制系统配置需要对信号进行缩放的系数、显示窗口相应坐标参数进行与之对应的窗口裁剪；根据控制系统对窗口的控制输出对需要显示的窗口进行选择和窗口叠层关系的控制；根据窗口各图层位置及叠层关系控制对DE的合成与输出切换；最后窗口控制模块不断选择切换和经过DE合成后图像数据进行相应显示。

Claims (5)

1.一种多信号图像窗口显示控制方法，其特征在于：将不同输入的信号源分别转换为标准化数字信号；将标准化数字信号分别转换为帧频率固定的信号，并对帧频率固定的信号进行同步时序配置，对配置后的固定帧频率的信号进行缩放裁减处理，并通过控制系统进行开窗控制、窗口切换和叠层控制；

还包括对标准化数字信号进行亮度和对比度的调节，将经亮度和对比度的调节后的信号转换为固定帧频率的信号；

亮度与对比度调节过程为：

当检测不同信号源统计信号亮度最大值与最小值的差值大于设定阀值时，调节信号亮度；

当检测同一信号源亮度时，统计暗场部分的暗场数和亮场部分的亮场数，当暗场部分小于暗场阀值区域，暗场值较多时进行对比度调节，调节信号对比度参数，使其暗场平衡；或亮场大于亮场阀值区域，亮场值较多时进行对比度调节，调节信号对比度参数，使其亮场平衡。

2.一种应用于权利要求1所述多信号图像窗口显示控制方法的控制系统，其特征在于包括：

将不同输入的信号源分别转换为标准化数字信号的标准化模块；

将标准化数字信号分别转换为帧频率固定的信号的帧率转换模块；

对固定帧频率的信号进行同步时序配置的同步信号发生器；

对配置后的固定帧频率的信号进行缩放裁减的缩放裁减模块；

对缩放裁减后的信号进行开窗控制、窗口切换和叠层控制的窗口控制模块；

用于控制亮度与对比度调节模块、同步信号发生器、缩放裁减模块和窗口控制模块的控制系统；

用于对标准化数字信号进行亮度检测、亮度调节和对比度调节的亮度与对比度调节模块；

亮度与对比度调节模块的实现方式：

当检测不同信号源统计信号亮度最大值与最小值的差值大于设定阀值时，调节信号亮度；

当检测同一信号源亮度时，统计暗场部分的暗场数和亮场部分的亮场数，当暗场部分小于暗场阀值区域，暗场值较多时进行对比度调节，调节信号对比度参数，使其暗场平衡；或亮场大于亮场阀值区域，亮场值较多时进行对比度调节，调节信号对比度参数，使其亮场平衡。

3.根据权利要求2所述的控制系统，其特征在于所述标准化模块是将不同输入的信号源通过编解码转换、格式转换和数据位宽转换为标准24位数字RGB信号，其中R：G：B为8:8:8。

4.根据权利要求2所述的控制系统，其特征在于所述同步信号发生器的同步时序配置包括行场同步宽度、行场起始位置偏移、行有效像素和场有效线数、每行总像素和总行数。

5.根据权利要求2所述的控制系统，其特征在于所述窗口控制模块包括对信号窗口的选择控制、信号窗口叠层关系控制和数据使能DE信号的合成控制。